本文以發展光伏發電產業不占用土地為出發點，以光伏蔬菜大棚的基本情況為基礎，論證光伏蔬菜大棚把光伏發電和蔬菜科學、高效生產有機的結合起來，為蔬菜的增產、品種的增加和質量的提高創造條件；同時又為國家提供大量清潔的可再生能源，應成為光伏發電產業發展的重要方向。其次，闡明云南具有豐富的光照資源和蔬菜生長的良好氣候條件，光伏蔬菜大棚在云南具有良好的發展前景。最后提出有關光伏蔬菜大棚建設的具體建議。

　　據國家能源局發布的《關于下達2014年度光伏發電新增建設規模的通知》，我國除西北、內蒙等地可利用沙漠等未利用土地發展集中式光伏發電外，分布式光伏發電已成為中、東部等省市發展光伏發電產業的主流。出現上述現象的主要原因是目前土地問題已成為發展集中式光伏發電產業的制約因素，云南也在此列。

　　目前分布式光伏發電以屋頂光伏發電為主要形式。光伏蔬菜大棚是屋頂光伏發電的一種延伸。

　　據有關方面的統計數據，全國已建蔬菜大棚種植面積約200多萬公頃。假設其中30%的蔬菜大棚改建為光伏蔬菜大棚，改建面積中的20%布置晶體硅光伏組件，按此計算，光伏發電裝機總容量可達1.2億kW以上。因此，開發這筆可觀的資源，充分利用原有土地上的空間，發展光伏發電產業，既改善了蔬菜生產條件，又為國家提供清潔可再生能源，是光伏發電產業新的出路和發展方向之一。

　　1.光伏蔬菜大棚的基本情況

　　1.1主要技術方案和經濟指標

　　目前云南尚無已建成的光伏蔬菜大棚，本文以《甘肅某光伏蔬菜大棚項目建議書》設計方案為例，進行說明。

　　該項目總面積500畝，其中光伏蔬菜大棚占地200畝，其它農業用地300畝。在200畝土地上共建光伏蔬菜大棚120棟，大棚上光伏發電總裝機容量0.7萬kW，年發電量約1200萬度。光伏蔬菜大棚總投資1.02億元。

　　單個大棚的建設具體方案和技術經濟指標如下：

　　每個大棚長100m，寬10m，面積1000m2，，合1.5畝，立面玻璃幕墻高度2m， 屋脊高度6 m，向陽面屋頂以BIPV（光伏——建筑一體化）形式安裝光伏電池板，背陰面屋頂及四周墻體采用透光鋼化玻璃。建筑結構為框剪結構，設計使用年限為50年。抗震設計類別為丙類。組件按固定傾角安裝，傾角采用當地最佳傾角360。組件容量230Wp，共260塊，裝機容量60kW。

　　每5座大棚（裝機容量為300 kW）接入1臺300 kW逆變器，并配備防雷配電設備。輸出端接入配電室變壓器0.27kV側，經兩級升壓后至就近變電站上網。（光伏組件具體布局如圖3。）

　　經測算，每個光伏蔬菜大棚投資約85萬元。其中工程施工費、鋼構材料費27萬元，電氣系統投資12.5萬元，非晶體硅薄膜10%透光組件60kW， 投資45.5萬元。

　　每千瓦綜合投資1.42萬元/kW。每千瓦組件投資0.758萬元/kW。

　　經框算，每個大棚年產黃瓜2萬kg，按5元/kg計，年收入10萬元；年發電量10萬kWh， 年收入10萬元。扣除成本后，蔬菜和發電的純收入約12萬元，約7.5年即可收回投資。

　　上述光伏蔬菜大棚在西北具有一定代表性。大棚的設計方案、建筑結構型式、用材、施工方法、使用年限等具有較普遍的適用性。除光伏組件價格目前有較大幅度降低外，其它分項投資數據可供參考。

　　以上例為基礎，結合云南情況和目前市場的行情，對上例提出以下調整設想：

　　（1）上例對投資未作詳細說明。工程概算包括施工輔助工程、設備及安裝工程、建筑工程、其他費用和基本預備費、價差預備費和建設期利息等7項。上例投資與工程概算有差別。將上例的投資推算工程概算時，需乘以適當的擴大系數。

　　（2）上例大棚光伏發電裝機容量利用小時較高，估計年輻射量在6000Mj/m2以上，相當于云南太陽能最佳開發區的水平。由于云南大部分地域處于低緯度亞熱帶，蔬菜生長的氣候條件較好，太陽能較佳開發區（年輻射量5500—6000Mj/m2）和可開發區（年輻射量5000—5500Mj/m2）建光伏蔬菜大棚，雖然發電量較甘肅某蔬菜大棚有所減少，但是可在不影響蔬菜生長的情況下，適當增加光伏組件布置面積，加大裝機容量予以彌補。

　　（3）目前晶體硅光伏組件效率（14—15%）比非晶體硅薄膜光伏組件效率（6—8%）高出約一倍，若上例改用晶體硅光伏組件，則裝機容量可大幅度增加，從而實現規模化效應，提高經濟效益。

　　（4）目前晶體硅光伏組件價格已降至4—5元/W。薄膜光伏組件價格優勢不復存在。晶體硅光伏組件價格的大幅度下調，為光伏蔬菜大棚創造盈利空間。

　　（5）據《發改委關于發揮價格杠桿作用促進光伏產業健康發展通知》，國家對2013年9月1日以后備案的光伏發電企業的分區標桿電價作了調整：云南集中式光伏發電電價為0.95元/kWh，略低于上例采用的電價1元/kWh。

　　（6）云南位于低緯度地區，大部分地域處于亞熱帶，蔬菜生長的光、熱等氣候條件與甘肅有很大不同。蔬菜的品種多，產量高，蔬菜經營收入將高于甘肅。

　　經上述調整后，初步計算并結合分析后認為，云南地處北半球有效輻射最強地帶，光、熱條件為發電和蔬菜生產創造十分有利條件，發展光伏蔬菜大棚的前景應當看好。

　　1.2蔬菜大棚經營模式

　　蔬菜大棚的經營模式：

　　由圖1可知，蔬菜大棚經營模式包括內部管理、對外協作和銷售三個部分。內部管理以建設、經營高效生態大棚為中心，生產有機蔬菜和高附加值苗木、水果。對外協作以獲得高校和科研院所的技術支持為主要合作方式。銷售以打通渠道為手段，創立品牌為核心，經營內銷、出口、禮品、特供、訂單種植等業務。

　　此外，光伏蔬菜大棚所發一部分電量供大棚內部用電，其余電量均可上網并獲得收益。自用和上網電量均可享受國家的優惠政策。

　　1.3 光伏蔬菜大棚光伏組件布局方案

　　光伏蔬菜大棚頂上的光伏組件布局方案與蔬菜的品種、作物的地面布局、當地太陽能資源和氣候條件等多種因素有關。目前尚無成熟的、普遍適用的光伏組件布局方法可供借鑒。既要滿足蔬菜和果木生長需要的光、熱，又能擴大光伏組件布局面積，增加裝機容量，是光伏蔬菜大棚領域值得深入研究的課題。

　　蔬菜大棚通常為長方形，以長方形的長邊呈東西向、短邊呈南北向的大棚，是最適合改造成光伏蔬菜大棚的布局方案。

　　對于長方形的長邊不呈東西向的蔬菜大棚，改建為光伏蔬菜大棚時，需對大棚朝向進行調整；或不進行調整，在棚頂上安裝光伏組件時應朝向南方，但其結構和施工都比較復雜，投資較大，非特殊情況不應采用。

　　光伏蔬菜大棚光伏組件布局，以長方形短邊呈南北向的“人”字形頂棚為例，通常只在南向坡布置光伏組件；當棚頂坡度較小時，棚頂兩面均可布置光伏組件。

　　常見光伏組件布局型式，可歸納為如下4種，詳見下圖，圖上深色圖案為光伏組件。

　　上圖為南向坡光伏組件布置情況，近屋頂部分橫向連續布置，其余部分按蔬菜生長需要不規則布置。

　　上圖為非晶體硅薄膜透光光伏組件，在南向坡縱向成列連續布置情況，橫向列間距較小。

　　上圖為“人”字形頂棚坡度較小時，靠近屋頂兩邊光伏組件布置的情況。

　　上圖為大面積“人”字形連續頂棚，南向坡縱向成列晶體硅光伏組件布置情況，橫向列間距較大。

　　此外，大棚南向立面，可采用幕墻式或陡安裝傾角方式布置光伏組件。

　　2光伏蔬菜大棚的效益

　　2.1改善蔬菜生長條件

　　（1）實現大棚內夏季降溫，冬季保溫、升溫。

　　由于夏季高溫，光伏蔬菜大棚上的光伏組件吸收了部分光能，降低和阻隔進入溫室的能量，從而抑止午間溫度過度上升，使眾多品種的蔬菜正常成長。冬季，光伏大棚結構上可阻隔大棚內熱量散失，可降低夜間大棚內溫度下降的速度，從而起到保溫、升溫的作用。夏季降溫和冬季保溫、升溫，使眾多品種的蔬菜能正常成長，從而增加蔬菜的產量。

　　（2）通常大棚內安裝自然通風系統、LED補光系統和滅蟲系統。自然通風系統可調節大棚內溫度和空氣循環速度，改善蔬菜生長環境。LED補光系統可增加夜間照明，延長光照時間，提升大棚內溫度，縮短生長周期，蔬菜增產效果明顯。殺蟲燈、新型滅蟲板等滅蟲系統，可減少90%的農藥用量，實現無公害蔬菜生產。

　　（3）大棚內除自然通風、補光、滅蟲系統外，還可根據需要，安裝內循環、移動苗床、灌溉（滴灌、噴灌等）、降溫以及供熱等多種系統。各系統可由計算機實現智能化管理，可使蔬菜、果木、苗木生長處于最適宜的可控的生長狀態。

　　（4）光伏蔬菜大棚具有有效的抗強風、暴雨、冰雹和病蟲害的能力。

　　2.2.光伏發電及其節能減排效益

　　以光伏蔬菜大棚光伏發電裝機容量10萬kW為例，初步估算，每年可為國家提供清潔的可再生能源1.2億kWh， 企業每年電費收入約1.1億元；其次，每年可節約標煤約4萬t，減排溫室氣體CO2約9.5萬t，還可減排大量SO2、NOx和煙塵等各種有害物質。

　　此外，光伏蔬菜大棚還可節約原塑料蔬菜大棚每年更換塑料薄膜等材料費用。

　　2.3普及科學種植知識

　　光伏蔬菜大棚集生產、觀光旅游、采摘、示范于一體，擴大宣傳，展示農業現代化的勃勃英姿，是普及科學種植知識的重要窗口。

　　綜上所述，可以得到如下認識：

　　（1）光伏蔬菜大棚為實現智能化控制、反季種植、精品種植、高效種植和科學種植創造條件，使蔬菜生長處于可控狀態，為蔬菜的增產、品種的增加和質量的提高創造條件。

　　（2）光伏蔬菜大棚不占用土地，擺脫了光伏產業發展的制約因素。它把光伏發電和蔬菜生產有機的結合起來，為國家提供大量清潔的可再生能源，應成為光伏發電產業發展的重要方向。

　　（3）云南具有豐富的光照資源和蔬菜生長的良好氣候條件。光伏蔬菜大棚在云南具有良好的發展前景。

　　3.關于在云南投資光伏蔬菜大棚的認識和建議

　　3.1關于投資

　　（1）光伏蔬菜大棚是以經營蔬菜、苗木和水果為主業，光伏發電為輔業。要獲得投資效益，必須具備掌握蔬菜、苗木和水果等生產技術的人才和一整套科學管理方法。目前不具備這些條件的企業，建議與有關單位合作，以國有蔬菜生產企業、農業院校的農場為優選對象，以解決人才、技術和投資問題。也可采用大棚投資按適當比例分攤，蔬菜生產、光伏發電分別經營的管理模式。

　　大棚上的光伏發電量，除優先供應大棚內蔬菜生產需要用電外，其余大部分電量以上網為主。

　　（2）在云南投資光伏蔬菜大棚，建議選擇地形平坦、規模較大、水源條件較好、大棚長邊呈東西向的塑料蔬菜大棚，以合資的方式將原塑料蔬菜大棚改造成光伏蔬菜大棚，除提供大量清潔的可再生能源外，還實現了科學種植，提高產量，增加品種，擴大銷路，作為企業多種經營的一個部門。

　　（3）若投資新建光伏蔬菜大棚，首先要解決蔬菜的銷路問題。建議充分利用云南有利的地理優勢，研究從建立出口泰國等東南亞國家的蔬菜基地入手，逐步打開局面，形成較大規模的科學種植產業，作為企業多種經營的方向。

　　3.2大棚光伏組件布局方案

　　（1）云南地處低緯度地帶，太陽高度角較大，輻射強度較大；空氣質量較好，無沙塵暴和工業煙塵等；環境為蔬菜和果木生長提供的光照和熱量，遠超過生長的需要。因此，光伏蔬菜大棚上的光伏組件布局面積和裝機容量可比中、東部地區為大，是云南發展光伏蔬菜大棚的有利條件。

　　（2）云南地處北緯21008′—29015′，屬低緯度地區，光伏組件的最佳安裝傾角，大致在所在地緯度±（1—20）范圍內變化。因此，云南光伏蔬菜大棚上“人”字形棚頂南向坡度較小。適當延長南向坡，縮短北向坡，形成不對稱“人”字形棚頂，有利于增加光伏組件布置面積和裝機容量，為實現規模化效應創造條件。

　　（3）為方便施工、節省投資和布局整齊美觀，大棚光伏組件布置的結構以采用BIPV（光伏——建筑一體化）為首選形式。

　　（4）目前如何在棚頂上布置光伏組件尚無成熟的經驗可供借鑒，建議先在大棚頂的南向坡，縱向成列連續布置，留適當的列間距。此方案有利于施工和組件電氣接線。在運行期間，可根據蔬菜、果木生長情況，對光伏組件布局或蔬菜品種和蔬菜的地面布局作適當調整。

　　（5）大棚向陽立面，由于組件安裝傾角較大，發電量相對較小，是否布置光伏組件，需從技術、經濟等因素進行比較，方可確定。

　　（6）光伏組件分晶體硅光伏組件、非晶體硅薄膜光伏組件和化合物薄膜光伏組件三大類。技術上各有優、缺點，光伏組件生產對環境影響的程度也不盡相同，價格上也有較大差距。具體工程究竟選用哪一種光伏組件，需對多種方案的技術和經濟性進行比較，并結合蔬菜、果木品種等進行綜合分析后確定。

　　3.3爭取當地政府的支持

　　光伏蔬菜大棚作為現代化農業和科學種田的示范工程，對保障民生需要具有重要作用。它還有利于環境保護，為可再生能源產業提供較大的發展空間，必將引起當地政府的關注。我們應積極爭取當地政府的支持，以利工程順利推進。

　　3.4進行實地調研

　　云南目前尚無建成的光伏蔬菜大棚，要在云南投資光伏蔬菜大棚的企業，有必要到國內已建的光伏蔬菜大棚進行實地調研，取其所長，避其所短，結合工程具體條件，提出適合于云南建光伏蔬菜大棚的具體方案，為工程科學決策提供依據。

　　3.5關注屋頂光伏發電型式的另一種延伸——建筑物房頂光伏發電

　　和光伏蔬菜大棚是屋頂光伏發電型式的延伸一樣，工業廠房、展覽舘、展銷館、文化宮、學校以及經濟開發區等建筑物房頂光伏發電，也是屋頂光伏發電型式的一種延伸。光伏蔬菜大棚建設的實踐和經驗，可為建筑物房頂光伏發電站起到觸類旁通的作用，同樣值得關注和投資。

　　對于已有建筑物的房頂建光伏發電站，應按房頂的朝向、坡度、結構、周圍環境等因素，有選擇地進行。對新建的建筑物，可按房頂建光伏發電站的要求，統籌考慮選址、設計、建設、用電和上網等環節。

　　投資方式可采用建筑物業主自建、自用，余電上網；也可采用開發商投資建設，每年支付建筑物業主房頂租金，或其他合資經營方式。對于大規模的開發區，房頂建光伏發電站，宜由開發區統一考慮籌資、設計、建設、供電、上網等事項。

　　和光伏蔬菜大棚相比，在建筑物房頂上安裝光伏組件的面積和裝機規模更大，就地消納條件、上網條件和經濟效益更好，發展前景更加廣闊。